Interferenza e diffrazione sono concetti strettamente correlati, tuttavia sono essenzialmente due diversi tipi di onde che hanno origine da sorgenti diverse. Quando due onde da diversi punti di origine si incontrano, le due lunghezze d'onda separate si uniranno per formare un'onda. Questo è noto come un'onda di interferenza.
Quando un'onda raggiunge un'apertura o un ostacolo, influisce sulla direzione in cui si muove e l'onda risultante è nota come onda di diffrazione. È importante notare che le onde di interferenza si verificano realmente solo quando ci sono una o due sorgenti d'onda, quando ce ne sono tre o più, il risultato è quasi sempre onde di diffrazione.
Interferenza vs diffrazione
Il differenza tra interferenza e diffrazione è l'aspetto delle loro onde. L'interferenza si verifica quando le onde luminose si combinano attraverso i due diversi punti di partenza. Mentre la diffrazione appare dovuta alla sovrapposizione delle lunghezze d'onda subordinate. L'intensità del limite di interferenza è sempre uguale. E al contrario, la diffrazione ha strane frange.
Tabella di confronto tra interferenza e diffrazione (in forma tabulare)
| Parametro di confronto | interferenza | Diffrazione |
|---|---|---|
| Numero di punti sorgente | Due punti distinti | Tre o più |
| L'intensità dell'apice dell'onda | Tutti gli apici uguali | vario |
| Larghezza della frangia | Pari | disuguale |
| L'intensità della depressione dell'onda | Assolutamente niente | Sconosciuto e vario |
| Onda primaria o secondaria | Sempre da fonte primaria | Modificato dall'onda primaria |
Cos'è l'interferenza?
L'interferenza si verifica quando due onde provenienti da due punti distinti interagiscono tra loro e si combinano per creare una forma d'onda completamente diversa.
Due onde che hanno i loro massimi e minimi perfettamente allineati si dicono "in fase" e l'ampiezza delle onde viene semplicemente sommata per creare la forma d'onda risultante.
Quando le creste di due onde vengono sommate, ciò è noto come interferenza costruttiva e l'ampiezza della forma d'onda risultante sarà la somma delle ampiezze delle creste delle onde originali.
Quando le onde non sono sincronizzate e le creste e le depressioni si sovrappongono, si dice che sono "fuori fase".
Se le onde sono completamente fuori sincrono, cioè a centottanta gradi di distanza l'una dall'altra, e le ampiezze del picco e del minimo delle onde opposte sono uguali, si annulleranno a vicenda in quella che è nota come interferenza distruttiva.
Se pensi a questo nel contesto del tentativo di spostare un grande mobile.
Se due persone spingessero dalla stessa estremità, questa è un'interferenza costruttiva in quanto creerebbe più forza di una sola persona, tuttavia, se due persone spingessero da estremità opposte, i mobili rimarrebbero fermi, così come non c'è onda ampiezza con interferenza distruttiva.
Nel contesto delle onde luminose, è anche importante notare che un'onda di interferenza mostrerà un'ampiezza coerente e uguale tra le aree chiare e scure quando viene proiettata su uno schermo.
Cos'è la diffrazione?
In fisica, la diffrazione si verifica quando le onde si piegano attorno a piccoli ostacoli, come le onde sonore che viaggiano dietro un angolo, o quando le onde si diffondono dopo aver attraversato una piccola apertura.
Le forme d'onda secondarie che risulteranno dopo aver attraversato/attraversato l'ostacolo saranno diverse dall'originale, con potenzialmente molte fasi e ampiezze diverse e varie.
La diffrazione si verifica a un livello significativo solo quando la dimensione del gap è paragonabile a quella della lunghezza d'onda e, dato che la maggior parte delle lunghezze d'onda sono molto piccole, più piccolo è il gap, più evidente è la diffrazione.
Per immaginarlo, immagina le onde dell'oceano che arrivano a riva in una stretta apertura rocciosa. Quindi confrontalo con le onde del moto ondoso che entrano nella foce o in un porto turistico.
Nell'esempio delle onde che passano attraverso un'apertura stretta, vedrai la forma d'onda arrotondata che si espande a ventaglio nello specchio d'acqua dall'altra parte dell'apertura, una forma diversa dalla forma d'onda piatta che inizialmente è entrata nell'apertura.
Questo può essere paragonato a un porto turistico, dove potremmo avere corpi d'acqua più grandi che si spostano dall'oceano al porto turistico, ma la dimensione dell'apertura significa che l'acqua all'interno del porto turistico è appena disturbata dalle onde di diffrazione risultanti.
Le onde di diffrazione non si verificano quando le particelle passano attraverso fessure o attorno a un oggetto, ma continuano sulla loro traiettoria originale, invariate dalle circostanze esterne.
Le onde di diffrazione hanno anche una varietà di diverse intensità di picco, a causa delle numerose e varie forme d'onda che interagiscono, nonché dei molteplici punti sorgente (maggiori di tre), che devono essere presenti per provocare un'onda di diffrazione.
Un fenomeno interessante è che se un'onda di diffrazione passa attraverso due distinti gap, vedremo uno schema di interferenza dall'altro lato, poiché i due gap agiscono come due nuovi punti sorgente.
Principali differenze tra interferenza e diffrazione
- Le onde di interferenza nasceranno da due punti sorgente distinti che si combinano, mentre le onde di diffrazione derivano da tre o più.
- Le intensità degli apici delle onde di interferenza sono uniformi ed uguali, quelle di un'onda di diffrazione sono invece diverse e diseguali, perché sono la somma di molte onde differenti.
- In un'onda di interferenza, anche la larghezza della frangia sarà uguale, mentre con le onde di diffrazione possiamo vedere larghezze della frangia incoerenti.
- La depressione di un'onda di interferenza sarà sempre uguale a zero, mentre la depressione di un'onda di diffrazione può essere un numero qualsiasi di possibilità a causa delle molteplici onde combinate.
- Le onde di interferenza derivano anche da una sorgente primaria o causa dell'onda, come una roccia lanciata in una pozza d'acqua, mentre le onde di diffrazione risultano come onde secondarie dopo che la primaria è passata attraverso un'apertura o da un oggetto.
Conclusione
La principale differenza tra i due tipi di onde è nel modo in cui si formano entrambi. Le onde di interferenza sono derivate dalla sorgente d'onda originale, mentre le onde di diffrazione sono onde secondarie che appaiono quando l'onda interagisce con un ostacolo.
Nell'osservare che le onde di interferenza e diffrazione interagiscono tra loro abbiamo uno strumento per poter comprendere ulteriormente le regole del nostro universo, anche in fisica quantistica con l'esperimento della doppia fenditura.
- https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.74.3600
- https://cds.cern.ch/record/396122/files/05216422221_TOC.pdf
- https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1999OptEn..38.1051D/abstract
